CN115377248A - 一种复合绝缘膜的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合绝缘膜的制作方法，所属光通信技术领域，复合绝缘膜的制作方法包括：在衬底上沉积SiNx层；在SiNx层上沉积SiO2钝化层。解决了现有技术中存在的PECVD沉积的SiO2一般都具有较大的压应力，这使得在后工序的划裂片工艺中，会因薄膜应力过大，导致部分SiO2脱落等问题。本发明通过在衬底与SiO2钝化层中间沉积一层SiNx来降低膜系整体的应力，使新膜系在有张应力的SiNx后表现出来的应力更小。采用该方法制作的膜系作为刻蚀掩膜，在图形上精度更高，在刻蚀的过程中压应力更小，不仅可以提供高刻蚀精度，还能够起到很好的保护作用，能够吸收在刻蚀过程中高速离子团的轰击产生的能量，刻蚀后不生成裂纹，同时可以增加金丝键合的可靠性，提高了膜系的良率。
Description
技术领域
本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种绝缘膜的制作方法。
背景技术
SiO2膜是一种无定形玻璃状结构的电解质膜，为近程有序网状结构，是半导体硅器件的优良的表面保护膜和钝化膜。目前，在光通讯领域中，SiO2钝化膜一直起着非常重要的作用。一般来说，SiO2薄膜是有压应力的，而单层的绝缘膜应力过大，在后续的封装打线工艺中容易造成介质膜的脱落，从而无法达到工艺要求。
现光通讯行业基本上都是采用等离子增强化学气相沉积机(PECVD)沉积SiO2，但PECVD沉积的SiO2一般都具有较大的压应力，这使得在后工序的划裂片工艺中，会因薄膜应力过大而导致部分SiO2脱落。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的PECVD沉积的SiO2一般都具有较大的压应力，这使得在后工序的划裂片工艺中，会因薄膜应力过大，导致部分SiO2脱落等问题，本发明提供一种复合绝缘膜的制作方法，在衬底与SiO2钝化层中间沉积一层SiNx来降低膜系整体的应力，使新膜系在有张应力的SiNx后表现出来的应力更小，膜系的整体应力降低，减少了划裂片工艺因SiO2应力过大导致SiO2薄膜破损情况的发生，提高了膜系的良率。其具体技术方案为：
一种复合绝缘膜的制作方法，复合绝缘膜的制作方法包括：在衬底上沉积SiNx层；在SiNx层上沉积SiO2钝化层。
另外，本发明提供的上述技术方案中的一种复合绝缘膜的制作方法还可以具有如下附加技术特征：
可选的，在衬底上沉积SiNx层后，还包括：在SiNx层上沉积SiONx层，再在SiONx层上沉积SiO2钝化层。
可选的，衬底为单抛面InP或InGaAs衬底。
可选的，SiNx层沉积的厚度为10nm到100nm。
可选的，在衬底上沉积SiNx层，还包括：在270～300℃的温度下沉积SiNx层，控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～500sccm，氨气流量为12sccm～18sccm，沉积20s～100s。
可选的，在衬底上沉积SiNx层，还包括：控制沉积时的腔体压力为800mTorr～1100mTorr。
可选的，SiONx沉积的厚度为3nm～15nm。
可选的，在SiNx层上沉积SiONx层，还包括：在270～300℃的温度下沉积SiONx层，控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为300sccm～500sccm，氨气流量为10sccm～20sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1000sccm，沉积15s～35s。
可选的，SiO2钝化层沉积的厚度为250nm～350nm。
可选的，在SiNx层上沉积SiO2钝化层，还包括：在300℃的温度下沉积SiO2钝化层，控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，沉积8min～15min。
本发明的一种复合绝缘膜的制作方法，与现有技术相比，有益效果为：
本发明提出了一种适用于光通信行业作为刻蚀掩膜或钝化层的复合绝缘薄膜的制作方法，通过在衬底与SiO2钝化层中间沉积一层SiNx来降低膜系整体的应力，使新膜系在有张应力的SiNx后表现出来的应力更小。采用该方法制作的膜系作为刻蚀掩膜，在图形上精度更高，在刻蚀的过程中压应力更小，不仅可以提供高刻蚀精度，还能够起到很好的保护作用，能够吸收在刻蚀过程中高速离子团的轰击产生的能量，刻蚀后不生成裂纹，同时可以增加金丝键合的可靠性，提高了膜系的良率。
膜系整体的折射率从下到上称梯度变化，提升了膜层的稳定性，膜系的整体应力降低，解决了膜系划片后缺角的问题，降低掉膜比例，减少了划裂片工艺因SiO2应力过大导致SiO2薄膜破损情况的发生，提升了封装打线工艺的稳定性。
附图说明
图1为本发明一种复合绝缘膜的制作方法的流程图；
图2为本发明实施例的复合绝缘膜的制作方法的流程图；
图3为本发明实施例的复合绝缘膜的结构示意图；
其中，图1至图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1、衬底；2、SiNx层；3、SiONx层；4、SiO2钝化层。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
结合参见图1-图3所示，根据本申请的实施例，一种复合绝缘膜的制作方法，复合绝缘膜的制作方法包括：在衬底上沉积SiNx层；在SiNx层上沉积SiO2钝化层。在衬底与SiO2中间加沉积一层SiNx，降低了膜系整体的应力。该膜系在作为刻蚀掩膜时，在图形上精度更高，在刻蚀的过程中压应力更小，不容易在带来巨大能量的刻蚀过程中龟裂，减少划裂片工艺因SiO2应力过大导致SiO2薄膜破损的情况产生，解决了膜系划片后缺角的问题，降低掉膜比例，提高了膜系的良率，提高了后工序中封装打线工艺的稳定性。
需要说明的是，SiNx层即为SiNx膜，SiONx层即为SiONx膜，SiO2钝化层即为SiO2膜。
进一步的，SiNx层、SiONx层和SiO2钝化层均采用等离子增强化学气象沉积机进行沉积。
在衬底上沉积SiNx层后，在SiNx层上沉积SiONx层，再在SiONx层上沉积SiO2钝化层。通过在SiNx层和SiO2钝化层之间沉积SiONx层，SiNx应力为张应力，SiO2为压应力，SiNx薄膜在下层，SiO2在上层会降低整体膜系的应力，能够使SiNx薄膜和SiO2薄膜结合更加紧密，与衬底结合也更加紧密。
衬底为单抛面InP或InGaAs衬底。通过使用单抛面InP或InGaAs作为衬底，用来作为光通信行业InP或InGaAs衬底的激光器或探测器芯片上的刻蚀掩膜或钝化层的复合绝缘薄膜，不仅可以提供高刻蚀精度，还能够起到很好的保护作用，能够吸收在刻蚀过程中产生的高速离子团的轰击能量，刻蚀后不产生裂纹，从而提高InP或InGaAs衬底的激光器或探测器芯片的良率，保证产品质量。
SiNx层沉积的厚度为10nm到100nm。
在单抛面InP或者InGaAs衬底上沉积SiNx层，还包括：在270～300℃的温度下沉积SiNx层，控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～500sccm，氨气流量为12sccm～18sccm，沉积20s～100s。
在单抛面InP或者InGaAs衬底上沉积SiNx层，还包括：控制沉积时的腔体压力为800mTorr～1100mTorr。
SiONx沉积的厚度为3nm～15nm。
在SiNx层上沉积SiONx层，还包括：在270～300℃的温度下沉积SiONx层，控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为300sccm～500sccm，氨气流量为10sccm～20sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1000sccm，沉积15s～35s。
SiO2钝化层沉积的厚度为250nm～350nm。
在SiNx层上沉积SiO2钝化层，还包括：在300℃的温度下沉积SiO2钝化层，控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，沉积8min～15min。
作为一种实施例，首先，在300℃的温度下沉积SiNx层，控制沉积的射频功率为35W，5％硅烷流量为360sccm，氨气流量为12sccm，控制沉积时的腔体压力为1000mTorr，沉积20s。然后，在300℃的温度下沉积SiON层，控制沉积的射频功率为40W，5％硅烷流量为300sccm，氨气流量为15sccm，一氧化二氮流量为1000sccm，控制沉积时的腔体压力为900mTorr，沉积20s。最后，在300℃的温度下沉积SiO2钝化层，控制沉积的射频功率为40W，5％硅烷流量为300sccm，一氧化二氮流量为1000sccm，控制沉积时的腔体压力为900mTorr，沉积7min。制作复合绝缘膜后进行测试，得到数据如下表所示：
从B、C、D和E的试验数据可以看出，当SiO2钝化层和SiON的厚度基本一致时，膜系的应力随SiNx层厚度的增加逐渐减小，当SiNx层的厚度在100nm左右时，膜系的应力达到最低值。从五组试验数据可以看出，在沉积SiO2钝化层之前，沉积SiNx层，均使使膜系整体的应力降低，从而减少后工序过程中，因薄膜应力过大，导致部分SiO2脱落情况的产生。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种复合绝缘膜的制作方法，其特征在于，所述复合绝缘膜的制作方法包括：
在衬底上沉积SiNx层；
在SiNx层上沉积SiO2钝化层。
2.根据权利要求1所述的一种复合绝缘膜的制作方法，其特征在于，在衬底上沉积SiNx层后，还包括：
在SiNx层上沉积SiONx层，再在SiONx层上沉积SiO2钝化层。
3.根据权利要求1所述的一种复合绝缘膜的制作方法，其特征在于：
所述衬底为单抛面InP或InGaAs衬底。
4.根据权利要求1所述的一种复合绝缘膜的制作方法，其特征在于：
所述SiNx层沉积的厚度为10nm到100nm。
5.根据权利要求1所述的一种复合绝缘膜的制作方法，其特征在于，所述在衬底上沉积SiNx层，还包括：
在270～300℃的温度下沉积SiNx层，控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～500sccm，氨气流量为12sccm～18sccm，沉积20s～100s。
6.根据权利要求5所述的一种复合绝缘膜的制作方法，其特征在于，所述在衬底上沉积SiNx层，还包括：
控制沉积时的腔体压力为800Torr～1100mTorr。
7.根据权利要求2所述的一种复合绝缘膜的制作方法，其特征在于：
所述SiONx层沉积的厚度为3nm～15nm。
8.根据权利要求2所述的一种复合绝缘膜的制作方法，其特征在于，所述在SiNx层上沉积SiONx层，还包括：
在270～300℃的温度下沉积SiONx层，控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为300sccm～500sccm，氨气流量为10sccm～20sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1000sccm，沉积15s～35s。
9.根据权利要求1所述的一种复合绝缘膜的制作方法，其特征在于：
所述SiO2钝化层沉积的厚度为250nm～350nm。
10.根据权利要求1所述的一种复合绝缘膜的制作方法，其特征在于，所述在SiNx层上沉积SiO2钝化层，还包括：
在300℃的温度下沉积SiO2钝化层，控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，沉积8min～15min。
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